makalah naufal winding resistance measurement lt2d 14.docx

7/26/2019 MAKALAH NAUFAL WINDING RESISTANCE MEASUREMENT LT2D 14.docx

1/6

Pengukuran Resistansi Belitan pada Mesin Sinkron

Naufal Maulana [email protected]

Jurusan Teknik Elektro PolinesJln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

Abstrak

Mesin sinkron merupakan suatu mesin listrik arus bolak-balik

(AC) yang mempunyai putaran sinkron atau konstan.

Dikatakan mesin sinkron karena kecepatan medan putar rotor

sama dengan kecepatan medan putar stator sehingga dapat

bekerja pada kecepatan tetap pada system frekuensi tertentu.

Ada dua istilah yang biasa menggambarkan belitan pada mesin

yaitu belitan medan (field windings) dan belitan jangkar

(armature windings). ecara umum! istilah belitan medan

digunakan pada belitan yang mengalirkan penguatan DC untukmenghasilkan medan magnet (biasa disebut system eksitasi)

dalam mesin! sedangkan istilah belitan jangkar digunakan pada

belitan tempat terinduksinya tegangan (dibangkitkannya ""#

arus bolak-balik). $ada mesin sinkron! belitan medan terletak

pada rotor sedangkan belitan jangkar terdapat pada stator.

Mesin sinkron itu sendiri dapat dioperasikan baik sebagai motor

maupun generator. %adi dapat dikatakan konstruksi motor

sinkron adalah sama dengan geneator sinkron! perbedaannya

hanyalah generator sinkron rotornya diputar untuk

menghasilkan tegangan! sedangkan motor sinkron statornya

diberi tegangan agar rotornya berputar (menghasilkan energi

kinetik).

Kata Kunci: Mesin Sinkron, Belitan Medan, Belitan Jangkar

. P!N"#H$%$#N

Hampir semua energi listrik di&angkitkan denganmenggunakan generator sinkron 'ang merupakan suatu &entukdari mesin sinkron. Se&agian &esar energi listrik 'ang

dipergunakan oleh konsumen untuk ke&utuhan sehari(haridihasilkan oleh generator sinkron fasa &an'ak 'ang ada dipusat pem&angkit tenaga listrik. )enerator sinkron 'angdipergunakan ini mempun'ai rating da'a dari ratusan hinggari&uan Mega *olt #mpere +M*#. )enerator sinkron atau

sering dise&ut -uga alternator dise&ut sinkron karenakecepatan putar medan magnet sama dengan kecepatan putarrotor generator sehingga dihasilkan frekuensi listrik 'angdihasilkan sinkron dengan putaran mekanis dari generator.)enerator sinkron ini dapat &erupa generator sinkron # satufasa atau generator sinkron # tiga fasa tergantung darike&utuhan.

. "#S#R /!0R

Secara umum, mesin sinkron ter&agi men-adi 1 -enis'aitu generator sinkron 'akni mesin listrik 'ang &erfungsimeru&ah energi mekanik men-adi energi listrik arus &olak(&alik dan motor sinkron 'ang &ergungsi untuk meru&ah energilistrik men-adi energi mekanis. Mesin sinkron mempun'ai

kumparan -angkar pada stator 'ang diam dan kumparanmedan pada rotor 'ang &erputar. 2umparan -angkarn'a

&er&entuk sama dengan mesin induksi, sedangkan kumparanmedan mesin sinkron dapat &er&entuk kutu& sepatu +salientatau kutu& dengan celah udara sama rata +rotor silinder. #russearah +" untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan

dialirkan ke rotor melalui slipring dan sikat arang tetapi ada-uga 'ang tidak menggunakan sikat arang 'ang dise&utbrushless ecitation.

A. Konstruksi !esin Sinkron

)enerator sinkron mengon3ersikan energi mekanikmen-adi energi listrik &olak(&alik secara elektromagnetik.!nergi mekanik ini &erasal dari penggerak mula +primemo3er 'ang memutar rotor, sedangkan energi listrik

dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik 'ang ter-adipada kumparan di stator. #da &er&agai macam penggerakmula diantaran'a tur&in gas atau tur&in uap 'ang porosn'adikopel dengan rotor dari generator. Jadi secara umum,konstruksi dari generator sinkron terdiri atas stator dan rotor.Stator merupakan &agian dari generator sinkron 'ang diam,

sedangkan rotor merupakan &agian 'ang &erputar.

Pada generator sinkron, arus " diterapkan pada lilitan rotoruntuk menghasilkan mdan magnet rotor. Rotor generatordiputar oleh prime mo3er menghasilkan medan magnet&erputar pada mesin. Medan magnet putar ini menginduksi

tegangan tiga fasa pada kumparan stator generator. Rotor padagenerator sinkron pada dasarn'a adalah se&uah elektromagnet'ang &esar. 2utu& medan magnet rotor dapat &erupa salient+kutu& sepatu dan dan non salient +rotor silinder.


2/6

(Gbr. 1 Rotor salient (kutub sepatu) pada generator

sinkron)

Pada kutu& salient, kutu& magnet menon-ol keluar dari

permukaan rotor sedangkan pada kutu& non salient, konstruksi

kutu& magnet rata dengan permukaan rotor. Rotor silinder

umumn'a digunakan untuk rotor dua kutu& dan empat kutu&,

sedangkan rotor kutu& sepatu digunakan untuk rotor dengan

empat atau le&ih kutu&. Pemilihan konstruksi rotor tergantung

dari kecepatan putar prime mo3er, frekuensi dan rating da'a

generator. )enerator dengan kecepatan 4566 rpm ke atas pada

frekuensi 56 H7 dan rating da'a sekitar 46M*# menggunakanrotor silinder. Sementara untuk da'a di&a8ah 46 M*# dan

kecepatan rendah maka digunakan rotor kutu& sepatu.

Seperti 'ang telah di-elaskan diatas, komponen utama dari

mesin sinkron 'aitu:

Rotor: rotor mesin sinkron &er-alan pada kecepatan

'ang sama dengan perputaran medan magnet. Hal inimemungkinkan se&a& medan magnit rotor tidak lagiterinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau

arus "(e9cited, 'ang dipaksa untuk mengunci pada

posisi tertentu &ila dihadapkan dengan medan magnetlainn'a.

(Gbr. 2 Bentuk Rotor kutub silinder)

(Gbr. 3 Bentuk Rotor kutub menonjol)

Stator: ter&uat dari &ahan ferromagnetik, 'ang

&er&entuk laminasi untuk mengurangi rugi(rugi arus

pusar. "engan inti ferromagnetik 'ang &agus &erartiperme&ilitas dan resisti3itas dari &ahan tinggi. Statormenghasilkan medan magnet &erputar 'angse&anding dengan frek8ensi 'ang dipasok.

(Gbr. 3 Inti stator dan alur pada stator)

)am&ar diatas memperlihatkan alur stator tempat kumparan-angkar. Belitan -angkar +stator 'ang umum digunakan oleh

mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe 'aitu :a. Belitan satu lapis +Single %a'er inding&. Belitan &erlapis ganda +"ou&le %a'er inding.

". Prinsi# Ker$a !esin Sinkron

%& 'enerator Sinkron

Secara umum, prinsip ker-a generator sinkron adalah:

4. 2umparan medan 'ang terdapat pada rotor dihu&ungkan dengan sum&er eksitasi 'ang akanmensuplai arus searah terhadap kumparan medan."engan adan'a arus searah 'ang mengalir melaluikumparan medan maka akan menim&ulkan fluks.

1. Penggerak mula +Prime Mo3er 'ang sudah terkopeldengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan&erputar pada kecepatan nominaln'a.

;. Perputaran rotor akan memutar medan magnet 'angdihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar 'ang

dihasilkan pada rotor akan diinduksikan padakumparan -angkar sehingga pada kumparan -angkar'ang terletak pada stator akan menghasilkan fluksmagnetik 'ang &eru&ah(u&ah &esarn'a terhdap8aktu. #dan'a peru&ahan fluks magnetik 'angmelingkupi suatu kumparan akan menim&ulkan ))%

induksi pada u-ung kumparan terse&ut.


3/6

(Gbr. 4 Prinsip kerja generator sinkron)

#pa&ila rotor generator diputar pada kecepatannominaln'a, dimana putaran terse&ut diperoleh dariputaran penggerak mulan'a +#rime mo(er, kemudian padakumparan medan rotor di&erikan arus medan se&esar f,

maka garis(garis fluksi 'ang dihasilkan melalui kutu&(kutu& inti akan menghasilkan tegangan induksi padakumparan -angkar stator se&esar:

!a < . n. =dimana:!a : /egangan induksi 'ang di&angkitkan pada -angkar

generator : 2onstantan : 2ecepatan putar= : >luksi 'ang dihasilkan oleh arus penguat +arus medan

#pa&ila generator digunakan untuk mela'ani &e&an,pada kumparan -angkar generator akan mengalir arus.

$ntuk generator ; fasa, setiap &elitan -angkar akanmemilki &eda fasa se&esar 416?.

)& !otor Sinkron

(Gbr. 5 erjadin!a torsi pada motor sinkron (a) tanpabeban (b) kondisi berbeban (") kur#a karakteristik torsi)

)am&ar diatas memperlihatkan keadaan ter-adin'a

torsi pada motor sinkron. 2eadaan ini dapat di-elaskan

se&agai &erikut: apa&ila kumparan -angkar +pada stator

dihu&ungkan dengan sum&er tegangan tiga fasa maka

akan mengalir arus tiga fasa pada kumparan. #rus tiga

fasa pada kumparan -angkar ini menghasilkan medan

putar homogen +BS. #rus " pada rotor ini

menghasilkan medan magnet rotor +BR 'ang tetap.

2utu& medan rotor mendapat tarikan dari kutu& medan

putar stator hingga turut &erputar dengan kecepatan 'ang

sama +sinkron 'ang di&erikan oleh persamaan

matematis &erikut:

"imana:f < frek8ensi dari pasokan frek8ensi +H7P< -umlah kutu& +pool

*. Karakteristik !esin Sinkron

%& 'enerator Sinkron

Pada generator sinkron$ arus %&diterapkan pada lilitan rotor untukmenga'asilkan mdan magnet rotor. Rotorgenerator diputar ole' prime mo#er

meng'asilkan medan magnet berputarpada mesin. edan magnet putar inimenginduksi tegangan tiga asa padakumparan stator generator. Rotor padagenerator sinkron pada dasarn!a adala'sebua' elektromagnet !ang besar. *utubmedan magnet rotor dapat berupa salient(kutub sepatu) dan dan non salient (rotorsilinder).

)& !otor Sinkron

esin sinkron !ang digunakan untuk

menguba' energi listrik menjadi energi

mekanik. esin sinkron mempun!ai

kumparan jangkar pada stator dan

kumparan medan pada rotor. *umparan

jangkarn!a berbentuk sama dengan mesin

induksi$ sedangkan kumparan medan

mesin sinkron dapat berbentuk kutub

sepatu (salient) atau kutub dengan "ela'

udara sama rata (rotor silinder). +rus

seara' (%&) untuk meng'asilkan ,uks

pada kumparan medan dialirkan ke rotor

melalui "in"in dan sikat.

D. Keuntungan dan Kerugian a#likasi !esin Sinkron

Pengaplikasian motor sinkron dalam kehidupan sehari(haridan kegiatan perindustrian antara lain :

)enerator

on3e'or


4/6

Mesin penggilingan

Mesin penghancur +crusher

2ompresor

Pompa(pompa sentrifugal

2euntungan: "a'a motor sinkron le&ih &aik sehingga efisiensi energisangat &esar.

Putaran tidak &erkurang meskipun &e&an &ertam&ah. Bila ter-adi o3erload, motor akan langsung &erhenti sehinggaakan le&ih aman. "apat memper&aiki motor da'a. "apat &eroperasi pada pen'etelan arus penguat medan.

2erugian: Motor sinkron le&ih mahal dari motor induksi. /idak mampu menstart sendiri.

/idak praktis &ila digunakan se&agai pemutar.

E. Pengukuran +esistansi

/ahanan -angkar dapat diukur dengan menerapkantegangan " pada kumparan -angkar pada kondisi generator

diam saat hu&ungan &intang +A, kemudian arus 'angmengalir diukur. Selan-utn'a tahanan -angkar perfasa padakumparan dapat diperoleh dengan menggunakan hukum ohm

se&agai &erikut.

Ra= Vdc

2.Idc

Pada generator akan menghasilkan tegangan dan arus'ang nilain'a se&anding. Besarn'a nilai arus dan tegangan

akan menghasilkan nilai ham&atan pada &elitan antar fasa.$ntuk memperoleh nilai resistansi dapat dihitung dengan :

R=U

I

$ntuk menghitung nilai rata(rata masing(masingterminal :

R-(a#) / Ruv

4=

.................. (0)

R(a#) / Rvw

4=

.................. (0)

R-(a#) / Rwu

4=

.................. (0)

"an nilai rata(rata dari masing masing terminal

Ra# /Ruv (av )Rvw(av)Rwu(av)

3

/ ........(0)

Menghitung nilai resistansi medan se&agai rata(rata

nilai 'ang terukur dengan :

R / R

5 /.......... (0)

$ntuk tem&aga &erlaku untuk &erhu&ungan resistancedi 5 ? menggunakan koefisien.

Penggunaan tegangan " ini adalah supa'a reaktansikumparan sama dengan nol pada saat pengukuran.

. P!R0B##N

Perco&aan ini merupakan perco&aan menghitung nilairesistansi pada &elitan stator dan &elitan &antu. Selain itu,perco&aan ini -uga dapat mem&uktikan hu&ungan antara arus,

tegangan dan resistansi.

#lat dan Bahan

Pada perco&aan ini digunakan &e&arapa peralatanse&agai &erikut:

"% 4655// !9periment /ransformer

"% 461C# /hree(phase #ltenator

"% 146D/4#B Mo3ing(coil ammeter +466(

4666m#

"% 146D/1*B Mo3ing(coil 3oltmeter +45(;6 *


5/6

+)&r. 4 Rangkaian pengukuran pada &elitan

Pha

se

I

(m

A)

300 400 500 600

UW

U

(V) 4 5,4 6,7 8,1

R

(0)

P P P P

12$

3

12.

12$

3

12.

12$

3

12.

12$

3

12.

VW

U

(V) 3.9 5 6,3 7.5

R

(0)

P P P P

1312.

5

12.

5

12.

5

12.

12.

5

12.

5

12.

5

UV

U

(V) 3.9 5 6,3 7.5

R

(0)

P P P P

1312.

12.

5

12.

12.

12.

12.

5

12.

Pada gam&ar rangkaian diatas arus diatur pada ;66(C66 m#, tegangan pada $(*($* nilain'a naik

&er&anding lurus dengan kenaikan nilai arus. Ber&eda denganarus dan tegangan 'ang &er&anding lurus, maka resistansinilain'a konstan. Semakin arus dinaikkan maka nilairesistansin'a tidak sta&il, ter-adi per&edaan pada hasil teori

dan praktik. Hal ini &isa -uga diaki&atkan oleh suhu ruanganatau temperature pada saat melakukan pengukuran.


6/6

(Gbr. 2 Rangkaian pengukuran pada e"iter)

+m

#

;6 E6 56 C6 6

$

+*

46,C 4;,D 4 16,1 1;,C

R

+F

/ P / P / P / P / P

&'&!

&&

&

&

&!

'

&

&

&

*

&

&

&&+!

+

&

&

&&!

,

&

&

Pada gam&ar rangkaian diatas maka kita mengukurresistansi &elitan &antu pada suhu sekitar 5G. "ari perco&aandiatas kita mendapatkan nilai arus 'ang dinaikkan maka nilai

resistansin'a tidak sta&il, ter-adi per&edaan pada hasil teoridan praktik. Hal ini &isa -uga diaki&atkan oleh suhu ruanganatau temperature pada saat melakukan pengukuran.

. 2!SMP$%#N +P!N$/$P

4 Besarn'a nilai resistansi 'ang dihasilkan antara $*(*($ &esarn'a sama

1 Nilai tegangan &er&anding lurus dengan nilai arus,sedangkan arus &elitan &er&anding ter&alik denganresistansi &elitan

; Pada pengukuran resistansi &elitan, suhu diperkirakan&erkisar 5G apa&ila ter-adi per&edaan antara hasilpengukuran dengan hasil dari perco&aan &er&eda hal ini

mungkin dise&a&kan karena suhu ruangan saatmelakukan perco&aan.

E Suhu mempengaruhi presisi nilai 'ang dihasilkan

R!>!R!NS

4I "eloren7o,!lectrical Po8er !nginering +#lternator and parallel operation

"% )/$464.41Ihttp:888.slideshare.net&eninassgenerator(sinkron

;Ihttp:ser&a(elektro(elektro.&logspot.com164561apa('ang(dimaksud(

generator(sinkron.htmlEIhttp:'uli7arpost.com164E44pengertian(dan(prinsip(ker-a(generator(

sinkron.html

5Ihttp:ins'aansori.&logspot.com164E61generator(sinkron.html

CIhttp:sisfo.itp.ac.id&ahana-arBahan#-arKuriman#nthon'MesinL16%istrikL16#Ba&L16.pdf

Ihttp:fai7alni7&ah.&logspot.com164;6pengertian(dan(prinsip(ker-a(

motor.html

Ihttp:elektronika(dasar.8e&.idteori(elektronikadefinisi(dan(prinsip(ker-a(motor(listrik(sinkron

DIhttp:elektrorian.&logspot.com164;46generator(sinkron.html

makalah naufal winding resistance measurement lt2d 14.docx

Documents